时间：2023-05-29 17:59:24
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇三极管放大电路，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1 三极管的非线形失真
当我们用三极管对信号进行放大的时候，目的是对信号有一定比例地放大，如果不能按比例放大，放大后的信号与原信号相比就改变了性质，这种现象我们称之为信号失真，而这种失真是由于对原信号进行非线形放大而产生的，我们称为非线形失真。
2 非线形失真产生的原因及分类
2.1 截止失真 现在以NPN型三极管为例说明晶体三极管的工作原理及失真原因的分析，三极管的结构和符号
三极管的发射节相当于一个二极管，而二极管具有单向导电性，其所加电压与通过电流与二极管的伏安特性相同。
只有加到发射节上的电压高与uon(开启电压)时，发射节才有电流通过，而当发射节被加反向电压时（只要不超过其反向击穿电压），只有很小的反向电流通过，我们认为这种情况下三极管处于截止状态，而在实际应用中，我们会遇到各种各样的信号需要放大，有较强的信号，有较弱的信号，也有反向的信号，根据PN节的特性，当加到发射节上的信号为较弱的信号（小于开启电压），或者是反向信号时，发射节是截止的，三极管是不能起到放大的作用，输出的信号，也出现严重的失真，此时的失真，称为截止失真。
2.2 饱和失真 在了解三极管的饱失真前，我们先了解一下三极管的饱和导通，我们知道，当三极管的的发射节被加正向电压且Ube>uon，三极管的发射节有电流通过，以NPN三极管为例，三极管的工作过程是这样的：当发射节加正向电压时，发射区通过扩散运动向基区发射电子，形成发射极电流IE；其中一小部分与基区的空穴复合，形成基极电流IB，又由于集电极加反向电压，所以从发射极出来的大部分电子在集电极电压作用下通过漂移运动到达集电极，形成集电极电流IC。当集电极上加不同电压时，有三种情况：
2.2.1 集电节加反向电压，集电节反偏，此时，集电极有能力收集从发射极发射出的电子，三极管处于稳定的放大状态。如电路图3，三极管工作在如图5所示的放大区。
2.2.2 当集电极加正向电压，集电极正偏，此时，发射极发射电子由于而集电极收集电子不足，即使基极电流增大，发射极发射电子电流增大，由于集电极收集电子不足，集电极电流也不会增大，这种情况称为三极管的饱和导通，如图5所示的饱和区。饱和导通时，三极管对信号也失去了发放大作用，此时的三极管的失真称为饱和失真
2.2.3 当集电结所加电压为零，即UCB=0时，三极管出处于饱和放大的临界状态。
3 非线形失真的解决办法
3.1 截止失真的解决办法 当输入信号uiuon，保证三极管导通。如下图所示：
3.2 饱和失真的解决办法
3.2.1 增加VCC 由于三极管饱和的根本原因是集电结收集电子的能力不足，所以增加VCC能够增强集电极收集电子的能力，但必须保证VCC在三极管的能承受范围内，在RC和管子不变的情况下，能够消除饱和失真
Ⅰ
3.2.2 增加基极电阻RB以减小基极电流，从而集电极电流IC=βIB，在集电极电阻RC和集电极电源VCC不变的情况下，由VCE=VCC-βIBRC得集电极电压变大，从而使集电极收集电子能力增强，消除饱和失
3.2.3 减小集电极电阻，在电路中其他参数不变的情况下，减小集电极电阻RC就减小了在RC上的压降由uCE=VCC-βIBRC知加在集电结的电压增大，也增强了集电极收集电子的能力，从而消除饱和失真
3.2.4 更换一只β较小的管子.在其他参数不变的情况下，换一只放大倍数较小的管子，由uce=VCC-βIBRC知:在集电极电阻上的压降减小，也即增大了加在集电结的电位，增强了集电结收集电子的能力，从而消除饱和失真，同理由Ⅰ式得β应满足
1三极管共发射极电路的结构特点
共发射极放大电路有两种基本形式：串联式共发射极放大电路（以下简称为“串联式电路”）；分压式共发射极放大电路（以下简称为“分压式电路”）。
2共发射极电路的应用方法
分压式电路的主要作用是用来对小信号进行放大，其突出的优点是能够利用放大电路所建立的电流负反馈来稳定静态工作点，从而减小干扰特别是温度变化对放大电路工作状态的影响。要求电路处于线性工作状态，同时，偏置电路一经确定，电路的工作状态也就确定了，几乎与三极管的电流放大倍数无关，电路能够稳定地工作。这种电路通常用于信号的放大，它的增益高，输出信号功率可以从多个途径控制，如改变偏置电路元件的参数，更换三极管、改变供电电源的电压等。在信号产生电路中用到的三极管放大电路也是采用的分压式电路结构，利用放大管的非线性放大特性和这种电路的自给偏置效应自动调整环路增益，从而提高振荡电路振荡幅度的稳定性。对于主要目的是实现信号的传输与控制的，通常采用串联式电路。输入的信号是大信号，即足以使三极管工作在饱和或截止两种状态的信号。串联式电路无稳定静态工作点的优势，其偏置电路的设置通常使放大电路的初始状态为截止，在开关信号作用的时候，三极管会由初始的截止状态迅速越过放大区而进入饱和状态，三极管的这种工作状态称之为开关工作状态。例如图3所示的无触点式电子闪光器电路中，接通转向灯开关2，电源为三极管VT1的基极提供两路电流，使VT1饱和导通，其管压降UCE1很小，致使三极管VT2截止，截止的VT2又导致VT3无基极电流，VT3也截止。截止的VT2、VT3如同开关的断开，不能为转向信号灯提供电流，而VT1的导通电流很小，故转向信号灯很暗。在VT1饱和导通的同时，电源在通过R1为电容C充电，使VT1的基极电位下降，当其电位低到使VT1的发射结电压低于所需正偏电压时，VT1截止。于是VT2通过R3得到基极偏置电压而饱和导通，VT3亦饱和导通，转向灯得电点亮。在VT1截止阶段，电容C通过R1、R2放电。随着电容C放电电流的减小，VT1基极的电位又逐渐升高，当高于其发射结正偏电压时，VT1又饱和导通，VT2、VT3又截止，转向灯又熄灭。随着电容充电与放电的不断进行，VT1的工作状态在饱和与截止之间交替变换，使转向灯闪烁。
3结语
在大信号作用下的三极管作为开关元件使用，串联式电路就明显优于分压式电路。这从两种电路的输入电阻就可以见分晓：利用其微变等效电路，设Ri1、Ri2分别为串联式电路和分压式电路的输入电阻，则：Ri1=RB∥rbe1，Ri2=RB1∥RB2∥rbe2，通常RB比RB1大一个数量级，在同样的大信号驱动下，rbe1获得的电流变化量比rbe2大些，亦即串联式电路的三极管的基极电流变化大些，使三极管从截止状态向饱和状态转换的可靠性高些，特别是在分压式电路去掉旁路电容CE时，此时Ri2=RB1∥RB2∥[r-be2+(1+β)RE]，分压式电路三极管的基极电流的变化量更小，分压式电路开关状态转换的可靠性就更低，也就是说，在大信号下，实现信号的传输与控制往往使用串联式电路。
作者：卢厚元 王襄 单位：湖北工业职业技术学院
关键词：EWB软件；电路仿真；共射放大电路；共集放大电路；射同集反
中图分类号：TN710 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 11-0000-01
Triode Pin Moment Polarity Judgment Analysis Analysis on EWB Simulation
Zhang CuimingTian Qinghua
(Shijiazhuang Vocational and Technology Institute,Shijiazhuang050081,China)
Abstract:EWB software transistor formed by the"common-emitter amplifier circuit","common-collector amplifier circuit"of the simulation,the instantaneous polarity of the transistor to detect pin judge concluded,and the conclusions of the analysis shows,analysis of the past to fill the gaps.
Keywords:EWB software;Circuit simulation;Common-emitter amplifier circuit;Common-collector amplifier circuit;Same emitter and anti-collector
在三极管组成的反馈电路中，反馈类型的判断是分析电路的一个重要环节，而判断“正、负”反馈通常采用“瞬间极性法”。当用瞬间极性法标定各个位置的瞬间极性时，三极管各管脚极性之间的关系确定至关重要。翻阅大量资料会发现大部分没有提及这一问题，个别资料只简单给出结论：“对于三极管，其发射极与基极电位相同，而集电极与基极电位相反”。这一结论从何而来？理论根据是什么？不同组态的电路结论是否相同？下面我们利用EWB软件对“共射放大电路”和“共集放大电路”进行仿真实验，并结合理论进行了分析。
一、共射放大电路实验仿真
（一）仿真实验电路设计。共射放大电路是最基本的放大电路，要想使放大电路能够不失真的完成放大任务，电路元件的参数必须设计合理、输入信号的大小需要调节适中。根据理论计算、分析，选定放大电路各器件参数及输入信号如下：三极管T―3DG6；直流电源VCC=12V；偏置电阻RB1=58KΩ，RB2=20KΩ，RC=2.4KΩ，RE=1KΩ；电解电容C1=10µF，C2=10µF，Ce=47µF；负载电阻RL=2.4KΩ；交流电源为f=1KHz，UP-P=30mV的正弦交流电[1]。放大电路采用静态工作点较稳定的分压式偏置电路。
（二）仿真电路连接。要判断三极管三个管脚的瞬时极性，必须对三极管各管脚的信号进行检测，以便比较管脚极性之间的关系。利用EWB软件根据电路设计，连接仿真检测电路如下图1。（注：检测时为了去掉直流成分，必须使基极检测点在电容之前，集电极检测点在电容之后）[2]
（三）仿真结果。由仿真图1得到基极与集电极波形比较如下图2，其中小波形为基极信号，大波形为集电极信号。
由仿真图1得到的基极与发射极波形比较如下图3，其中小波形为基极信号，大波形为发射极信号。
图2基极、集电极波形比较 图3基极、发射极波形比较
二、波形分析
由图2波形可以看出，集电极信号与基极信号相位相反，呈现出：基极信号增大时，集电极信号减小；基极信号减小时，集电极信号增大。即对任一瞬时，集电极信号变化与基极信号变化相反。同样由图3波形可以看出，发射极信号与基极信号相位相同，呈现出：基极信号增大时，发射极信号增大；基极信号减小时，发射极信号减小。即对任一瞬时，发射极信号变化与基极信号变化相同。综合上述，可以得出结论：对于共射放大电路，任一瞬时，三极管的发射极信号变化与基极信号的变化相同，而集电极信号变化与基极信号变化相反，即相对于基极呈现“射同集反”的结果。
三、理论推导
为什么会有这样的结论，下面从理论角度进行分析推导。
（一）集电极与基极信号关系分析。在如图4所示电路中，设输入电压信号ui方向如图所示为：上“+”下“―”，则经过电容后，ube方向与ui相同，即B“+”E“―”。由于三极管发射结正向偏置，故由ube作用形成的基极电流ib方向应流向基极，如图示。根据三极管的电流放大作用，此时，集电极电流ic方向向下，如图示。根据电阻元件的伏安特性，此电流在电阻RC上形成的电压uRC与电流ic方向相同为上“+”下“―”，如图示。此时，由基尔霍夫电压定律可得：
由于VCC电压一定，当uRC增大时，uco反而减小，即，uco与uRC变化相反（反相），呈现C（上）端“―”E（下）端“+”的结果，如图示。uco即为集电极输出信号，即集电极输出信号与基极输入信号相位相反。
（二）发射极与基极信号关系分析。发射极信号即电阻RE上的电压ueo。在上步分析的基础上，根据三极管三管脚的电流关系可知，此时三极管发射极电流ic方向向下，那么，ic在电阻RE上形成的电压ueo方向为上“+”下“―”，[3]如图示。即发射极信号ueo与基极信号ui相位相同。
参考文献：
[1]姚国侬.电路与电子学[M].北京:电子工业出版社,1998,1
关键词：叠加定理、电子技术、放大电路
电子技术基础则是中等职业学校电气电子类专业通用的技术基础课程。作为一门基础课程，对于现有学生来讲，课程内容显然不易理解和掌握。尤其是大量的非线性电路的分析更是显得艰涩难懂。放大器作为电子设备中最重要最基本的单元电路，其应用非常广泛，在电子技术中介绍是必不可少的。如何分析三极管放大电路，使学生掌握基本的放大电路的工作原理，就成为了重点中的重点。
一、三极管放大电路课程分析
在讲授三极管及放大电路教学过程中，因为是新课程，新元件的使用（原来皆是两脚元件），学生接受有障碍，且知识点多，从电路组成到直流通路、交流通路、输入V―A特性、输出V―A特性、Q点、Ri、Ro、Au、h参数等效电路、饱和失真、截止失真等等（还不包括三极管本身参数，如：?、rbb、rbe等）。当需要理解和记忆的材料数量偏大时，就会给学习带来困难。研究表明，在这种情况下，把记忆的组织适当分散成若干小单元后，再依次存贮，记忆的效果就会好些。
二、基尔霍夫电流定律与管脚电流关系
基尔霍夫电流定律又叫做节点电流定律，它指出：电路中任意一个节点或假定封闭曲面上，任意时刻，流入的电流之和等于流出节点的电流之和，当讨论电流方向有正负时可以有ΣI=0。
当学生根据三极管输出特性曲线得出，三极管工作在放大区时有iC=βiB时，可以根据基尔霍夫电流定律取三极管为一闭合曲面，则有ΣI=0，即有iE=iB + iC = iB（1+β），且iE方向与iB和iC方向相反如图所示：
三、叠加定理与放大器静态、动态分析
叠加定理是线性电路的一种重要分析方法，它解决了由线性电阻和多个电源组成的线性电路中，电流分布的问题。假定在电路内只有各个电源单独作用时，在此支路所产生的电流保持不变，对此电路求其电流分布，再假定只有第二个电动势起作用，而所有其余电动势都不起作用，再进行计算；依次对所有电动势进行计算后再把所有结果合并进而求出整个电路中的电流分布。
使用电工中对线性电路进行分析方法对非线性元件三极管构成的放大器进行分析时，就要注意电压或者叫做信号是否能够叠加的问题。对于放大电路的最基本要求，一是不失真，二是能够放大，若波形严重失真，则波形就无意义，所以只有信号在整个周期内三极管始终保持在放大状态，输出信号才不会失真。
一般情况下，在放大电路中，直流信号（静态电压、电流）和交流信号（动态电压与电流）总是共存的，但是由于电容、电感等元件的存在，直流量所经的通路与交流信号所经过的通路并不完全相同，此时就可考虑用叠加定理。
分析电路图1：
图中分别有两种电源，+VCC和US，则可将电路分开，于是根据叠加定理先将US短路，此时注意到整个电路为支流+VCC，于是C1、C2相当与短路，于是又可转化为图2：（实际成为电路的直流通路）
又将+VCC短路，于是有此时电路电源为交流电源，可以有C相当与短路，电路可转化为图3：（实际成为交流通路）
在进行静态分析时，充分运用到电位知识点，由教师选择两条通路，启发学生自己得到IB，IC和UCE的表达式。这样不但使学生掌握了基本共射放大电路的静态分析方法，而且为学生分析以后的共基、共集以及偏置电路打下了良好的基础。
四、信号叠加与非线性失真
将静态工作点Q代入到三极管的输入曲线，于是可讨论Q点位置、UBE与三极管发射极的关系，可见Q点低若uBE
若uBE< 0.7（由图上可以读出），则发射结截止，所以截止失真，即阴影部分信号放大失真。
对于饱和失真，当Q点过高时，ib为不失真正弦波，但是由于输入正半周太大，峰值部分若进入三极管饱和区会引起ic产生顶部失真。同样利用波形叠加的理论来解释，有：
当uBE大于 0.7V时，发射结正偏，输入端不失真，但是有uBE变大，则ib变大，同时ic变大，UCE =VCC―IcRC值变小。若UCE接近于0甚至变为负值时，则三极管集电结正偏，进入饱和区，可能有部分UBE太大的信号无法正常放大，于是有过大的UBE信号（图中阴影部分）放大失真。
显然相对于复杂的输出特性曲线分析，因为学生有叠加的基础，用信号叠加的方法更加易于理解。同时，对于前面介绍过的静态工作点Q的分析加深了学生对IB、IC、UCE之间的关系的掌握，起到了即学即用，加深掌握和记忆的效果。
参考文献：
[1]甄德山，教育学新编，天津教育出版社，1996.6，天津
[2]周绍敏，电工基础，高等教育出版社，2006.5，北京
委托人夏洪,男,1966年8月7日出生,汉族,重庆华科专利事务所专利人,住重庆市渝中区北区路10号17-2.
委托人龚治俊,男,1973年5月1日出生,汉族,重庆市高新技术产业开发区渝欣电子有限公司员工,住重庆市沙坪坝区小龙坎正街252号附8号7-1.
被告重庆三力达电子有限公司,住所地重庆市南岸区四公里400号。
法定代表人杜厚坤,董事长。
委托人涂强,男,1962年11月5日出生,汉族,重庆恒信专利有限公司专利人,住重庆市九龙坡区西彭镇大石堡七村7幢18号附11号。
原告胡云平诉被告重庆三力达电子有限公司专利侵权纠纷一案,本院于2004年3月16日受理后,依法由审判员张仁辉担任审判长,与审判员黎慧、秦文组成合议庭,于2004年5月10日公开开庭进行了审理。因被告重庆三力达电子有限公司对涉案专利向中华人民共和国国家知识产权局专利复审委员会提出无效宣告请求,本院于2004年6月14日依法裁定中止本案诉讼。2005年9月15日本院恢复本案审理并变更了原合议庭组成人员,由审判员杨光明担任审判长,与审判员黎慧,审判员赵志强组成合议庭再次公开开庭审理了本案。原告胡云平的委托人夏洪、龚治俊,被告重庆三力达电子有限公司的委托人涂强到庭参加诉讼。本案现已审理终结。
原告胡云平诉称,2002年7月9日,原告向国家知识产权局申请了“汽油发动机一体化点火器”实用新型专利, 2003年5月28日获得授权,原告依法缴纳了专利年费,其专利至今有效。原告的 “汽油发动机一体化点火器”包括点火器外壳及其内部的点火控制电路,该点火控制电路具有三管级联放大电路,它代替了原点火控制电路中的达林顿晶体三级管,在不影响原点火控制电路功能的前提下,极大地降低了产品的成本,为点火器生产企业带来了较大的经济效益。原告发现被告重庆三力达电子有限公司生产的点火器包含了原告点火器的全部必要技术特征,侵犯了原告的专利权。请求法院判决:1、被告立即停止专利侵权行为,销毁尚未出售的侵权产品,并赔偿原告经济损失8 万元。2、由被告承担本案诉讼费。
原告胡云平为支持其诉讼请求,向本院提交了以下证据材料:
1、“汽油发动机一体化点火器”实用新型专利证书;
2、(2003)年度专利年费发票;
3、实用新型专利权利要求书、说明书及附图;
4、实用新型专利检索报告;
5、中华人民共和国国家知识产权局专利复审委员会《无效宣告请求审查决定》;
6、被告生产的点火器实物、被告开具的收据及原告自己绘制的被控侵权产品的图纸;
7、原告当庭提交了2005年7月1日国家知识产权局专利年费收据和国家知识产权局授予实用新型专利权及办理登记手续通知书。
以上证据1-5、证据7证明原告专利的有效性及专利权的保护范围。证据6证明被告的侵权事实。
被告重庆三力达电子有限公司辩称,1、被告已对国家知识产权局专利复审委员会第7078号《无效宣告请求审查决定》向北京市第一中级人民法院提起行政诉讼,该决定尚不具有法律效力,请求法院继续中止对本案的审理。2、被告的产品没有侵犯原告的专利权,原告提交的证据不能证明其主张。3、原告提供的被控侵权的 “168F点火器” 实物不能证明是被告生产的。
被告重庆三力达电子有限公司为支持其抗辩意见,向本院提交了以下证据材料:
1、高等教育出版社出版的《电子技术基础》模拟部分(第四版)的封面、出版面和第111页的复印件,1999年6月版;
2、高等教育出版社出版的《模拟电子技术基础》(第三版)的封面、出版面和112页的复印件,2001年1月版;
3、ZL 91217824.8实用新型专利说明书,公告日为1992年7月29日;
4、请求北京市第一中级人民法院撤销中华人民共和国国家知识产权局专利复审委员会第7078号《无效宣告请求审查决定》的相关材料(共计73页)。
以上证据1-3证明原告的“汽油发动机一体化点火器”实用新型专利系公知技术。证据4证明被告就国家知识产权局专利复审委员会第7078号《无效宣告请求审查决定》已向北京市第一中级人民法院提起行政诉讼,请求重庆市第一中级人民法院继续中止对本案的审理。
经庭审质证,双方当事人对上述证据材料提出如下质证意见:
被告重庆三力达电子有限公司对原告的证据1(专利证书)的真实性没有异议。对证据2(2003年度专利年费发票)的真实性、关联性没有异议,对证明专利的有效性有异议,认为该证据不能证明2003年之后原告的专利是否还有效。对证据3(专利说明书、权利要求书及附图)的真实性没有异议,但认为原告对其授予专利权的图纸进行过修改,与被告从网上下载的图纸不一致,被告从网上下载的原告专利的图纸不具有实用性。对证据4(检索报告)的真实性没有异议。对证据 5(复审决定)的真实性没有异议,但认为该证据显失公正。对证据6的真实性没有异议,但认为证据6中的实物不能证明是被告生产的产品。对证据7认为是当庭提交的证据,已超过举证期限,不予质证。
原告对被告提供的证据的真实性没有异议。
根据原、被告的上述举证与质证意见,本院认证如下:
对原告提交的证据材料1-6的真实性被告没有异议,对被告提交的证据材料1-4的真实性原告也表示没有异议,本院对上述证据予以确认。对原告提交的证据材料7,本院认为,该证据材料虽然系原告当庭提交,但是在举证期限届满后产生的新证据,符合证据规则的相关规定,对此本院予以确认。
根据本院确认的上述证据以及当事人的陈述,本院查明下列事实:
2002年7月9日,原告胡云平向中华人民共和国国家知识产权局申请了名称为“汽油发动机一体化点火器”实用新型专利,国家知识产权局于2003年5月28日授权公告,专利号为ZL 02275674.4.原告依法缴纳了专利年费,该专利至今有效。
原告的“汽油发动机一体化点火器”实用新型专利的权利要求内容:1、一种汽油发动机一体化点火器,包括点火器外壳及其内部的点火控制电路,点火控制电路包括点火角度控制电路F1和定子线圈L1、L2,其特征在于:该点火控制电路还包括一三管级联放大电路F2,其由一个PNP三极管T2和两个NPN三极管 T1、T2连接而成,其中三极管T1的集电极与三极管T2的基极连接,三极管T2的集电极与三极管T3的基极连接,三极管T1的发射极与三极管T3的发射极连接,三极管T2的发射极与三极管T3的集电极连接。2、根据权利要求1所述的汽油发动机一体化点火器,其特征在于,在所述的三管级联放大电路F2中,还有一电阻R2跨接于三极管T2的基极和发射极之间。
2004年5月13日,原告向国家知识产权局专利复审委员会提交了更正错误请求书,请求将权利要求书中权利要求1第4行的“其由一个PNP三极管T2和两个NPN三极管T1、T2连接而成”修改为“其由一个PNP三极管T2和两个NPN三极管T1、T3连接而成”,即将NPN三极管“T2”改为“T3”。国家知识产权局专利复审委员会审查认为,结合本专利说明书和附图可知,修改前的权利要求1中的该部分内容为明显笔误,这种修改没有扩大本专利的保护范围,请求人当庭对此修改也未提出异议,符合审查指南的有关规定,因此,同意将NPN三极管“T2”改为“T3”。
在《电子技术基础》教学中引入EWB软件，对一些共射放大电路，功放电路等实验进行仿真，帮助学生理解电路的有关原理，电路实验现象，运用颜色，图形，运动图象等多种手段，将无法触摸，难于理解的电路原理真实化和形象化。解决中职电子教学中仪器数量不足种类不多学生学习困难，学习积极性不高的问题，以提高学生学习的自主性。
【关键词】电子技术 共射电路 OTL功放 全加器 仿真
1 EWB软件简介
EWB软件的全称是Electronics Workbench，其实质是一个虚拟电子实验室，提供了模拟和数字电路的虚拟实验环境，具有和真实的实验室一致的元器件库和仪器仪表，还具有完整的混合摸拟和数字信号模拟功能，EWB作为一个EDA软件，功能强大，可视化界面清晰且易学易用，学生在这个实验环境中不仅可以精确地进行电路分析，深入理解电子电路的原理，同时可以大胆地设计简单的电路，有利于培养学生的创新思维和创新能力。
2 共射极放大电路的EWB仿真：
在《电子技术基础》这门课程里大家学习了共射极放大电路，现在我们通过EWB软件来画一个分压偏置放大电路来研究信号的放大原理。
2.1 电路原理图
如图1所示。
2.2 电路的功能及各元件参数
图中参数如下：Rb1=20KΩ，Rb2=10KΩ，Rc=2KΩ，Re=2k，C1=10uf，C2=10uf，Ce=100uf。该电路是在基本放大电路基础上改进而成，其主要功能是改善了由于温度，电源电压变化等因素造成的三极管静态工作点的改变，根据三极管的“直流负载线”的分析可知，当三极管的静态工作点（Q点）发生了改变，改变情况是Q点要么往上跑，要么往下跑，Q点如果往下跑就会使三极管进入截止区，Q点如果往上跑就会使三极管进入饱和区，最终带来的后果是放大器输出的信号波形就会失真，从而影响放大器放大的质量；根据多年的教学经验，一般的学生对信号这个概念的理解是比较困难的，在这里我们可以通过EWB软件提供的虚拟元件和仪器，画出一个分压式偏置放大电路，然后通过信号发生器和示波器来观察输出的信号波形，以及信号波形是否产生了失真，同学们通过软件的运行效果实实在在的在电脑上看到信号波形，这样能够使同学们对放大电路的理解从一个感性的认识到理性的认识。
2.3 仿真后的实验总结
通过对该电路仿真我们看到了在放大器的输入端输入一个幅度较小的正弦波信号，在放大器的输出端通过示波器显示框观察我们发现波形的幅度更大，并且输入信号的相位和输出信号的相位发生了变化，刚好相差180度，这种现象我们称为反相或者叫倒相，由此可以得出共射放大电路对信号进行了倒相放大的原理。
3 OTL功率放大电路的EWB仿真
在《电子技术基础》课程里大家学习了OTL和OCL功放电路，OTL和OCL电路的区别OTL是单电源供电，输出有耦合电容，OCL是双电源供电，输出无耦合电容，由于功率放大电路元件较多学生理解起来比较困难，OCL电路使用两个电源供电，给使用维修带来不便，在现行功放电路中，使用更为广泛的是单电源供电的OTL电路，现在我们通过EWB来画一个OTL功放电路来看一下电路中信号波形的变化，以方面学生更好的理解功率放大电路的原理。
3.1 OTL功率放大电路原理图
图2中SW是一个单刀双掷开关，在这个图里我们把开关一直打向左边用于检测输入信号的波形变化情况，实现双踪显示。
3.2 电路图中各元件参数及作用
图2中VD1，VD2为开关二极管，型号为1N4148，R1=10KΩ，R2=10 KΩ，这四个元件共同组成了VT1，VT2的偏置电路，其作用是为功放管VT1，VT2提供起始偏压，使其静态时处于微导通状态，以消除交越失真；为了判断三极管是否工作在微导通状态，帮助同学们理解克服交越失真的原理，所以在电路图中添加了两个电压表，一个电压表接在了三极管VT1的基极，另一个电压表接在了三极管VT2的基极，其目的是用于检测两个三极管是否工作在微导通状态，如果三极管工作在微导通状态，其基极电压至少应该在0.7V以上，这样就可以避免交越失真的发生；C1=10uf为输入信号的耦合电容，C2=1000uf为输出信号的耦合电容并充当负半周的电源；RL为负载电阻，我们在功放电路的输入端接入信号发生器并选择产生波形为正弦波信号，在功放的输出端接入示波器，通过示波器显示框来观察波形的变化情况，下面我们通过仿真后来看一下电压表的读数与输入与输出信号波形的变化。
4 全加器逻辑功能的EWB仿真
在《电子技术基础》课程里学生除了学习模拟电路外还要学习数字电路，数字电路这一部分的内容在很多学校都没有讲或讲得很少，数字电路相对于模拟电路而言，学生学习起来比较困难一点，在数字电路的组合逻辑电路里有一节专门讲了加法器，加法器主要有半加器和全加器两种，我们这里主要讨论一下全加器，所谓全加器是实现二进制全加的运算电路，它除了把本位的两个数Ai、Bi相加外，还要加上低位送来的进位数Ci-1，因此全加器有三个输入端分别为Ai、Bi、Ci-1；两个输出端分别为和数Si和向高位进位数Ci，那么全加器的逻辑功能（研究输入与输出关系）是怎么样的，现在我们通过EWB软件的编辑环境将全加器逻辑电路图画出来并通过该软件的仿真功能来看一下该电路逻辑功能。
全加器逻辑电路图如图3所示。
5 总结
一件创新的工具将会改变人们的工作习惯，同样一个好的软件，也会改变人们的对知识的获取方式和学习习惯，在中职《电子技术基础》教学中引入EWB软件后，对教学过程，教学方法以及教学实施提出了新的要求，要求我们的老师要不断的学习一些新的知识和软件从而提高自身的知识底蕴，这样才能把课讲好学生才能够听懂。
参考文献
[1]马汉蒲，余宏玖.电子测量项目教程[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.
[2]李明生.电子测量仪器与应用[M].北京：电子工业出版社，2008.
[3]曾祥富，张龙兴，童士宽.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1996.
这里介绍的储藏室门被撬报警器是笔者专为此设计，经一位同事实际安装使用，曾两次成功报警！
一、工作原理
储藏室门被撬报警器的电路如图1所示。压电陶瓷片B1在这里用作振动传感器，它固定在门锁附近。模拟声集成电路A和功率放大三极管VT2、扬声器B2等组成音响报警电路；晶体三极管VT1用于放大压电陶瓷片B1产生的振动电信号，并向模拟声集成电路A提供正脉冲触发信号。
平时，晶体三极管VT1、VT2均处于休息状态，模拟声集成电路A不工作，扬声器B2无声，整个电路静态电流仅为3μA左右。
一旦窃贼撬锁开门，就会引起门扇背面固定的压电陶瓷片B1产生振动。B1输出一个微弱的电信号，使原来休息的VT1导通，电池G1通过VT1向A的触发端提供一个正脉冲信号，使A受触发工作。A工作后，其输出端输出内储“叮——咚……”声电信号，经VT2功率放大后，驱动计数器B2发出响亮的警告声。
模拟声集成电路A每受一次触发，扬声器B2会连续发出三遍“叮——咚”声，时间约4秒。
电路中，晶体三极管VT1未设置偏流电路，目的有两个：一是利用VT1导通需压电陶瓷片B1提供＞0.65V正向电压这一特性，使电路只对强烈的撬锁振动有反应，而对一般轻微振动无反应，从而降低误报率；二是大幅度降低了电路的静态电流，使电池使用时间大大延长。
电池G1为模拟声集成电路A提供合适的3V工作电压，G2主要是和G1串联起来，将晶体三极管VT2的工作电压提高到6V，使扬声器B2声音显著增大。
二、元器件选择
A选用KD-153H型“叮——咚”门铃专用模拟声集成电路。该集成电路用黑膏封装在一块24mm×12mm的小印制电路板上，并给有插焊元器件（主要是功率放大三极管）的孔眼，安装使用很方便。
KD-153H的主要参数：工作电压范围1.3 V～5V，典型值为3V，触发电流≤40μA；当工作电压为1.5V时，实测输出电流≥2mA、静态总电流＜0.5μA；工作温度范围-10℃～60℃。
晶体管VT1用9015（集电极最大允许电流ICM=-0.1A，集电极最大允许功耗PCM=310mW）或9012、3CG21型硅PNP三极管，要求电流放大系数β＞50；VT2用9013（ICM=0.5A，PCM=625mW）或3DG12、3DK4型硅NPN中功率三极管，要求β＞100。
B1选用普通HTD27A-1或FT-27型压电陶瓷片，其他型号的也可代用，但片径应尽可能选择得大一些，以提高报警器触发灵敏度。B2可用8Ω、0.25W小口径动圈式扬声器。G1和G2分别用两节5号干电池串联（配套塑料电池架）组成。
三、制作与使用
由于整个报警器不必另行再自制电路板。焊接时，按图1所示，将晶体三极管VT1和VT2直接焊在模拟声集成电路A的小印制电路板上，然后把它和电池G1、G2一同装入体积约70mm×60mm×20mm的绝缘小盒内。
关键词:泵站 计算机 U/I转换器
1、U/I 转换器原理
U/I转换器是将电压转换为电流的转换器,它不但要求输出电流与输入电压具有线形关系,而且要求输出电流随负载电阻的变化所引起的变化量不超过允许值,即转换器具有恒流性能。图1为非隔离型的U/I转换器原理图。
图1 非隔离型U/I转换器原理图
2、U/I转换器电路的设计
这个电路（见图2）是一个非隔离型的U/I转换电路。它由输入电压的分压放大环节,基准电压的分压环节,输入电压、基准电压、反馈电压的比较环节,反馈环节,倒相放大环节,电流输出环节。
2.1 输入电压的分压放大环节
它由主要元件运算放大器LM385和分压器P1构成,如图2种输入电压的分压放大环节所示。首先,输入电压Ui经过由R0和R1组成的的分压电路,这样做的目的是为了增大输入电流的输入范围,分压公式为:
（1）
这样Ui1就成为了运算放大器LM358的正相输入。运算放大器的反相输入端接入反馈信号。反馈回路由分压器P1,电容C1,电阻R2和电阻R3组成。分压器P1的调节对运算放大器的输出有着微小的调节作用,它对输入电压的调零起到了微调的作用。电容C1的作用是去掉放大过程中的交流干扰信号。
2.2 基准电压的分压环节
它由-5V稳压管和分压器P2构成,如图2中基准电压的分压环节所示,由于-5V稳压管的作用,U1节点上的电压为-5V,这是一个恒定值。再经分压管P2的分压作用,得到一个小于或等于U1（-5V）的电压U2,这个U2就作为基准电压接到下一级比较器的正相端.
2.3 比较环节
它由运算放大器LM741、分压器P3和电容C2构成,如图2中的比较环节可了解这个结构。这个环节中的基准电压Ub2不再是那个从分压器P2上所分下来的电压U2,而是U2和由电阻R7反馈回来的电压信号叠加而成的电压。输入电压Ui2也是Ui经前一个环节分压放大后的信号和有电阻R8反馈回来的电压信号叠加而成的。由于加入了反馈信号,这个电路就具有了深度的负反馈,因此电路将具有良好的恒流性能。而由运算放大器的输出端通过C2连接到运算放大器的反相输入端,这是为了平稳电路。
2.4 反馈环节
见图2的反馈环节,它由电阻R7、R8,分压器P4,电容C3组成,作用就是引回反馈信号,使电路具有深度电流负反馈。所以,这个环节不再赘述。
2.5 倒相放大环节
如图2中的倒相放大环节所示,它由三极管T1和稳压管D1构成。稳压管D1的电压使三极管T1一直处于导通状态,这样输入信号就可以经过T1进行放大。图中的R9是一个偏置电阻,使T2可以导通。这样,经放大后的信号就传递给了T2,因为在T2的射极上有负载电阻,所以可以得到输出电流。
2.6 电流输出环节
如图2中的电流输出环节所示,这部分由分压器P4,三极管T2,电容C3组成。三极管T2的射极接有P4和电容C3。电容C3的作用是消除三极管放大时产生的交流电流干扰信号。而P4在电路中的调节作用是确定电流输出的范围,这就为我们所需不同的电流范围提供了方便。
2.7 U/I转换电路的整个流程
如图所示,这是U/I转换电路整个流程的电路图。它是将1～5V的电压信号Vi加到U/I转换电路的电压输入端。电压信号先经过分压处理,然后又进入运算放大器LM358进行放大,这样做的目的就是可以使电压输入信号的可调范围更大。经过放大的信号和反馈信号叠加后进入运算放大器LM741和基准电压进行比较,这样的目的是通过电路中的可调基准电压对输入电压进行零点调节。接着信号进入三极管T1进行放大倒相放大,接下来就是进入三极管T2。三极管T2作为输出电流环节的重要组成部分,输出电流的负载电阻将接在三极管T2的射极上,这样在这部分我们就可以得到和输入电压对应的输出电流。
3、U/I转换器的应用
各种仪表有自己的输出信号的类型和范围,对输入信号的类型和范围也有要求,如DDZ-Ⅱ型仪表的输入、输出都是0～10mADC的电流信号;DDZ-Ⅲ型仪表的输入、输出都是4～20mADC的电流信号或1～5VDC的电压信号;要将这些仪表连用,就必须经过信号转换器将不同的信号进行线性转换。
U/I转换器在现代化水利泵站中的应用是非常广泛的,在大张庄泵站中的一些老式仪表和传感器的输入、输出信号与泵站的H9000计算机监控系统中下位机LCU柜中的输入、输出进行信号连接中就采用了U/I转换器。这是因为在信号传输中电压信号的衰减比电流信号要大很多,就造成现场的实际数据和上位机的显示数据存在很大的差异。例如,在大张庄泵站中油压装置的压力传感器和前后池测量水位的压力传感器的输出信号都是电压信号,而且距离下位机是最远的,如果它的电压信号直接传输,就会有产生很大偏差。而U/I转换器可将0～10VDC或1～5VDC的电压信号转换为4～20mADC或0～10mADC的电流信号。所以我们在传感器的输出端安装一块U/I转换器,使输出信号转换成电流信号向下位机传送,这样就使实际值和显示值的误差减至最小。
但我们在使用U/I转换器时,需要考虑以下问题:
(1)线性特性:即要求转换器的输出信号y与输入信号x之间具有比例关系,即（3）式中A、B——常数。
转换器的线形误差（即转换精度）不得超过允许值。对大过量程信号的转换器,线性误差一般要求小于0.01%;对小量程信号（如mV级信号）的转换器,一般要求小于0.5%。
(2)要求信号转换器具有一定的输入阻抗和输出阻抗,在仪表连用时,输入阻抗和输出阻抗的匹配直接影响信号的转换精度。
(3)直流电位隔离问题:在某些场合进行信号的传递和转换时,要求输入电路、输出电路与电源电路在直流电位上彼此隔离,其目的在于输入、输出电路的接地点可以选择,并可提高抗干扰能力。因此,有隔离型与非隔离型两类转换器。在隔离转换器中,有两种实行电路隔离的方法,一种是采用电磁隔离器（变压器或变流器）通过磁耦合传输信号,另一种是采用光耦合器为主要元件构成光电隔离器。光电隔离器是近年来发展起来的新型器件,它已在许多新型仪表中得到应用。
参考文献
[关键词]独立学院 课程 教学方法
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2016）20-0207-02
独立学院是指普通高校根据教育部《关于规范并加强普通高校以外的机制和模式试办独立学院管理的若干意见》的规定，与之以外的其他社会组织、团体或个人合作，自筹经费并举办的具有本科层次、实施本科高等教育的学院。它是普通高校的重要组成部分，又与普通高校不同，有其独特性。独立学院介于研究型大学与应用型职校之间，培养的人才既不是研究型设计人员，又不是完全应用型技工，应定位于本科应用复合型专用人才。如果简单沿用普通高校的培养方案、教育模式和教学方法，就达不到我们预期的培养目标。针对生源特点，以保障独立学院教育教学质量的提高、保障独立学院本科教育的基本要求，培养出具有独立学院特色的本科应用复合型专业人才，研究探索适合独立学院本科教学的教学方法，势在必行。本文就电子类、光电类专业的电子技术基础课程的教学方法进行探讨。
一、精学教学内容
《电子技术基础》课程是理论性和实践性都很强的一门学科，是电子专业、光电专业的一门重要专业基础课程，教学大纲给出的课时越来越少。如何上好这门课程，使学生打好专业基础，首要的就是在完成教学大纲要求的前提下，新选讲课内容，做到内容丰富、结构合理、概念清晰、条理清楚，在原有经典知识基础上，适当增加新器件、新知识。
电子技术基础主要分为模拟电子和数字电子两大模块。每一模块以基本部件为基础要素，再由基本部件构成的各种电能为重点进行以分析。模电的基本部件就是二极管、三极管、场效应管等。每个部件应该简化内部结构等的讲述，重点介绍外部特性、参数、检测、应用等。数电的基本部件就是各种基本逻辑门，各种存储器、触发器等。同理，应该简化内部电路结构的讲述，而重点讲解逻辑门和触发器的逻辑符号、逻辑关系。以基本部件为核心，可构成各式各样的电路。例如，由二极管可构成整流、限幅、钳位、检波、开关等电路；由三极管（场效应管）可构成各种放大器（低频、高频、功率差分），由门电路可构成各种组合逻辑电路；由触发器可构成各种时序电路等等，对这些电路不必一一讲解，要节选内容。重点讲解，通过典型电能，教会学生分析思路和方法，做到举一反三，典型经典电路要求学生记熟，整个教学过程要贯穿分析和设计两条主线。典型、经典电路一见就知道是什么电路、有什么功能；一般电路能够分析出功能，学会分析方法；给定要求，能够设计出相应的电路。随着科学技术的发展，新器件不断涌现，集成化的程度不断提高。过去很多分立元件构成的电路现今已由集成电路取代。应重点讲解集成电路，而对分立元件构成的电路可少讲甚至不讲。例如，分立原件的桥式整流已由桥堆代替；分立元件功放已由集成功放代替（大功率放大器除外）；集成运放可实路许多分立元件放大器的功能；分立元件的直流稳压电源由集成三端稳压器取代；而教学电路的集成化更高，集成逻辑门、集成触发器、集成计数器等，这些是我们的需要重点介绍的，这也是知识更新的要求。对集成电路的讲解，要简化内部结构和工作原理，甚至可不讲解。重点介绍集成电路的功能、引物功能、参数、使用，以及如何查找相应的集成电路。
二、灵活的教法，激发学习兴趣
提出问题，引发学习兴趣。结合教学内容，从日常生活和常见电器设备中提出问题，用“为什么”启发学习求知欲，是引发学生学习兴趣最有效的方法。例如：由走廊延时灯可以引起学生对声控、光控、定时电路的求知欲；由于机立电器，可引起学生对直流稳压电源的比较器电路的求知欲；由电脑小音箱和广场舞用的音响功率扩音器引起学生对学习低频放大器、功率放大器、仿真放大器等的求知欲望；由交叉路口数字变化信导灯引起学生对数码显示、计数器电路的求知欲……
演示教学，争强感性认识。演示是教师利用各种教具、实物或示范试验，使学生获得相关知识的感性认识最直接的教学方法，运用得当，可得到事半功倍的效果。电子技术基础课程演示教学，一是讲电路基本部件（二极管、三极管，场效应学、门电路、触发器等）时拿相应实物让学生观看，增加感性知识，然后再讲解器件结构、原理、性能、使用等；二是讲具体电路r能做相应电路，对原理、电路功能进行验证。元件参数变化对电路状态影响变化直观表现。效果是明显的，既增加学生学习兴趣，又加深了学生对电路原理的理解。例如三极管对电流的控制演示、集成三端稳压器稳压的演示、集成功率放大器电路的演示、集成计数器计数电路的演示、555定时器构成定时电路和方波产生器电路的演示等。
精选设计课程，提高综合能力。教学的最终目的，是学生对电路综合能力的提高。可在单元电路模块结束后，给学生精选设计课题，由学生用已学知识完成电路设计，一方面是所学知识的综合利用和检验，另一方面当学生完成电路设计而达到要求时，能获得一种成就感，更会激发学生学习的兴趣。设计可只画出电路图，有条件也可做出实际电路。例如，模电部分可由学生设计完成电脑用小音箱电路，它包括了直流稳压电源电路、前量放大器（分立元件或集成运放完成）、功率放大器（分立元件或集成功放）；数电部分可由学生设计完成数码显示器电路，它包含了555电路应用、集成计数器电路、数码显示译码器等。都是所学知识的基本组合。
三、加强实验环节，提高动手能力
通过课堂教学，学生对电子技术有了一定的掌握，但实际动手能力还很差。只有通过实际操作，才能逐步提高。实验环节主要在以下几个方面：
（一）元件的识别、检测和仪器，仪表的正确使用
1.电阻、电容的读数与测量
①四环电阻（前两环标识有效数字，第三环标识10的次幂，第四环位标识误差位）和五环电阻（前三环标识有效数字，第四环标识10的次幂，第五环位标识误差位）的读数（棕1，红2，橙3，黄4，绿5，蓝6，紫7，灰8，白9，黑0）。②电容的读数：区别独石电容（如：101，102，103）和电解电容（容体上标识容值和电压）。③用指针式或数字万用表分别检测电阻与电容的好坏。
2.二极管的识别与检测
①注意二极管的主要参数（最大整流电流、最大反向工作电压）。②二极管的极性判别（通过元器件上黑圈上的标识或用万用表测量）。③二极管的好坏判别（用万用表测量PN节是否存在）。
3.三极管的识别与检测
①三极管的主要参数（电流放大系数、耗散功率、频率特性集电极最大电流、最大反向电压、反向电流）。②三极管的引脚判别（a、判定基极。用万用表R×100或R×1k挡测量管子三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b，黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测管子为PNP型三极管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管如9013，9014，9018。b、判定三极管集电极c和发射极e。以PNP型三极管为例，将万用表置于R×100或R×1K档，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极）。
4.单、双向晶闸管的识别与检测
①晶闸管的引脚判别（晶闸管管脚的判别可用下述方法：先用万用表R*1K挡测量三脚之间的阻值，阻值小的两脚分别为控制极和阴极，所剩的一脚为阳极。再将万用表置于R*10K挡，用手指捏住阳极和另一脚，且不让两脚接触，黑表笔接阳极，红表笔接剩下的一脚，如表针向右摆动，说明红表笔所接为阴极，不摆动则为控制极）。②单向可控硅的检测（万用表选电阻R*1Ω挡，用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻直至找出读数为数十欧姆的一对引脚，此时黑表笔的引脚为控制极G，红表笔的引脚为阴极K，另一空脚为阳极A。此时将黑表笔接已判断了的阳极A，红表笔仍接阴极K。此时万用表指针应不动。用短线瞬间短接阳极A和控制极G，此时万用表电阻挡指针应向右偏转，阻值读数为10欧姆左右。如阳极A接黑表笔，阴极K接红表笔时，万用表指针发生偏转，说明该单向可控硅已击穿损坏）。③双向可控硅的检测（用万用表电阻R*1Ω挡，用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻，结果其中两组读数为无穷大。若一组为数十欧姆时，该组红、黑表所接的两引脚为第一阳极A1和控制极G，另一空脚即为第二阳极A2。确定A1、G极后，再仔细测量A1、G极间正、反向电阻，读数相对较小的那次测量的黑表笔所接的引脚为第一阳极A1，红表笔所接引脚为控制极G。将黑表笔接已确定的第二阳极A2，红表笔接第一阳极A1，此时万用表指针不应发生偏转，阻值为无穷大。再用短接线将A2、G极瞬间短接，给G极加上正向触发电压，A2、A1间阻值约10欧姆左右。随后断开A2、G间短接线，万用表读数应保持10欧姆左右。互换红、黑表笔接线，t表笔接第二阳极A2，黑表笔接第一阳极A1。同样万用表指针应不发生偏转，阻值为无穷大。用短接线将A2、G极间再次瞬间短接，给G极加上负的触发电压，A1、A2间的阻值也是10欧姆左右。随后断开A2、G极间短接线，万用表读数应不变，保持在10欧姆左右。符合以上规律，说明被测双向可控硅未损坏且三个引脚极性判断正确）。
（二）验证性试验，巩固所学理论知识
①晶体管共射极单管放大电路。②场效应管放大器。③负反馈放大器。差分放大电路。④集成运算放大器指示测试。⑤模拟运算电路。⑥波形发生器。⑦OTL功率放大器。⑧集成功率放大器。⑨串联型晶体管稳压电源。⑩LC正弦波振荡器。
（三）是开发性试验，由老师指定适合的相应题目，由学生设计，制作来完成
①晶体管放大器设计。②场效应管放大器设计。③差分放大器设计。④RC有源滤波器设计。
【参考文献】
学生姓名
学号：=======
指导教师：
专业班级：光电子技术科学
提交日期：2009年10月
一、实习内容：
(1)学习识别简单的电子元件与电子线路；
(2)学习并掌握收音机的工作原理；
(3)按照图纸焊接元件，组装一台收音机，并掌握其调试方法。
二、实习器材介绍：
(1)电烙铁：由于焊接的元件多，所以使用的是外热式电烙铁，功率为30w，烙铁头是铜制。
(2)螺丝刀、镊子等必备工具。
(3)松香和锡，由于锡它的熔点低，焊接时，焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固，焊点光亮美观。
(4)两节5号电池。
三、实习目的：
电子技术实习的主要目的就是培养我们的动手能力，同金工实习的意义是一样的，金工实习要求我们都日常的机械车床，劳动工具能够熟练使用，能够自己动手做出一个像样的东西来。而电子技术实习就要我们对电子元器件识别，相应工具的操作，相关仪器的使用，电子设备制作、装调的全过程，掌握查找及排除电子电路故障的常用方法有个更加详实的体验，不能在面对这样的东西时还像以前那样一筹莫展。有助于我们对理论知识的理解，帮助我们学习专业知识。使我们对电子元件及收音机的装机与调试有一定的感性和理性认识，打好日后深入学习电子技术基础。同时实习使我获得了收音机的实际生产知识和装配技能，培养理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强独立工作的能力。同时也培养同学之间的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。
具体目的如下：
1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。
2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。
3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。
4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书。
5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字万用表。
6.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。
四、原理简述：
zx-921型收音机是由8个三极管和2个二极管组成的，其中bg1为变频三极管，bg2、bg3为中频放大三极管，bg4为检波三极管，bg5、bg6组成阻容耦合式前置低频放大器，bg7、bg8组成变压器耦合推挽低频功率放大器。该机的主要技术指标为：
频率范围：中波530～1605khz
中频：465khz
灵敏度：小于lmv／m
选择性：大于16db
输出功率：56mw～140mw
电源：1.5v(1.5v干电池一节)
zx-921型收音机电路原理图
(一)调谐、变频电路
l1（线圈）从磁性天线(磁棒)上感应出的电台信号，经由l1和cl-a（双联电容）组成的输入调谐回路选择后，只剩下需要的电台信号，该信号耦合给l2（线圈），并由l2送bg1的基极和发射极。由于调谐回路阻抗高，约为100kω，三极管输入阻抗低，约为1～2kω。要使它们的阻抗匹配，使信号输出最大，就必须适当选择l1与l2的圈数比，一般取l1为60～80圈，l2取l1的十分之一左右。以改变输人回路的高端谐振频率，使之始终低于本机振荡频率465khz。所以微调电容c主要用于调整波段高端的接收灵敏度。相反，微调电容c对波段低端接收灵敏度的影响极小，这是因为在波段低端双连可变电容器cl-a几乎全部旋进，这时cl-a的电容量很大，约为200多微微法，微调电容器c的电容量的变化对它来说便可忽略不计。来自l2经输入调谐回路选择的信号电压一端接bg1的基极，另一端经c2旁路到地，再由地经本振回路b2次级下半绕组，然后由c3耦合送bg1的发射极。与此同时，来自本机振荡回路的本机振荡信号由本振线圈次级抽头b2输出，经电容c3耦合后注入bg1的发射极；本机振荡信号的另一端，即本振线圈次级另一端，经地由c2耦合到l2的一端，并经l2送bg1的基极。由于l2线圈只有几匝，电感量很少，它对本机振荡信号的感抗可忽略不计。
因此，可认为由c2耦合的本振信号是直送bg1基极，这样在bg1三极管的发射结同时加有两个信号，它们的频率分别为f振、f外。只要适当地调整bg1的上偏置电阻r，使bg。的发射结工作在非线性区(这时对应bg1集电极电流ic为o.2～0.4ma)，则f振、f外信号经bg1混频放大后将由集电极输出各种频率成分的信号。由b3中频变压器初级绕组与电容组成的465khz并联谐振电路，选出465khz中频信号，并将之经中频变压器耦合至次级绕组，输出送中频放大电路进行中频信号放大处理。在本机振荡回路中可变电容c1-b(或简称振荡连)两端并接一个微调电容器，它的主要作用是调整收音机波段高端的覆盖范围，其功能与输入调谐回路中的电容一样。收音机波段低端的覆盖范围调整是调节b2本机振荡线圈的磁心，当将b2中的磁心越往下旋(用无感螺丝刀顺时针转动磁心)，线圈的电感量就越大，这时本机振荡频率就越低，对应接收的信号频率也越低。
(二)中频放大电路
中频放大电路的主要任务是放大来自变频级的465khz中频信号。收音机的灵敏度、选择性等技术指标主要取决于中频放大器，一般收音机的中频放大倍数要达到1000倍，因此，中放三极管的放大倍数取β=70左右。β值不能取得太高，否则将引起中频放大器自激啸叫。b3、b4和b5分别是第一中频变压器、第二中频变压器和第三中频变压器，它们都是单调谐中频变压器，初级绕组分别与各自电容器组成并联谐振电路，谐振频率为465khz。在电路中它们主要起选频、中频信号耦合和阻抗匹配作用。来自变频三极管bgl集电极的中频信号，经b3选频后，由b3次级绕组输出，一端经电容c4、c5后送往bg2的发射极，另一端送往bg2的基极。该信号经bg2放大后由集电极输出，并再经b4选频进一步滤除非中频信号后由b4次级绕组耦合输出：同样，b4输出的中频信号一端送往bg3的基极，另一端经c6、r8后送往bg3的发射极，中频信号经bg3再一次放大后由集电极输出送往b5中频变压器。来自bg3集电极已经过两级中频放大的中频信号，经b5再一次选频后，由b5次级绕组输出，送往检波电路进行解调处理。在上述的两级中频放大电路中，各极工作状态的确定要考虑到不同的需要。
(三)检波器及自动增益控制电路
检波电路主要由检波三极管bg4、滤波电容c8和检波电阻r9、w组成。来自b5次级经中频放大器放大的中频信号送往三极管bg4的基极和发射极，发射结相当于二极管，检波后输出信号的变化规律和高频调幅波包络线基本一致。收音机的检波输出音频信号强度也能自动地在一定范围内保持不变。
(四)低频前置放大与功率放大电路
来自音量电位器w中心滑片的音频信号，经c10耦合到bg5的基极，通过由bg5、bg6组成的阻容耦合低频前置放大器放大后，由bg6集电极送往输入变压器b6的初级。为了保证前置放大器有较大的功率增益和较小的失真，取bg6的集电极静态工作电流为2～3ma。来自bg6集电极的音频信号经输入变压器阻抗变换后，耦合输出两组相位差互为180o的音频信号，然后分别送往bg7、bg8的基极和发射极，bg7、bg8组成变压器耦合推挽低频功率放大器。由于电路上下是完全对称的，来自输入变压器的音频信号，经bg7、bg8功率放大后送往喇叭。r15是交流负反馈电阻，其作用是改善低频放大器的音质。
五、实习步骤：
(一)熟悉电路元件，掌握烙笔的使用方法
老师发给我们每人一块电路板，这是别人上一届的学长们做好的电路摸板。老师只是叫我们用烙笔把各种电路元件拆下来，通过拆的过程，使我们熟练掌握烙笔的使用方法，同时使我们熟悉电路元件的焊接过程。
(二)发收音机装配零件，检查和熟悉各种零件
老师让我们多次熟悉收音机的电路图和熟悉电路元件，并调试元器件的好坏。
这一天的工作是相对轻松的，仅仅是熟悉电路图和学习使用常用电子仪器仪表，和识别检测常用的电子元件。
这一天最重要的就是常用电子元件的识别和检测。我们常见的电子元件就是电阻、电容、二极管和三极管。电阻上的色带是就是电阻的色环标记法，通过色环来表示电阻的大小，有效数字、倍率和允许误差。现在见到的电阻的色环有四道和五道的，四道环的有效数字是前两道环所代表，而五道环是由前三道所代表。接着识别电容器，电容用于交流耦合、滤波、隔断直流、交流旁路和组成振荡电路等，电容的标注分为直接标注和色标法。通过学习，我明白了直接标注的电容是用数字直接表示电容量，不标单位。标注1～4位整数时，其单位是pf，标注为小数时，其单位是μf。也有用三位数字表示容量大小，默认单位是pf，前两位是有效数字，第三位是有效倍率（10m），当第三位是9时，则对有效数字乘以0.1。而色标法则同电阻器的标注。检测电容的方法是利用电容的充放电特性，一般用万用表电阻档测试电容的充放电现象，两只表笔触及被测电容的两条引线时，电容将被充电，表针偏转后返回，再将两表笔调换一次测量，表针将再次偏转并返回。用相同的量程测不同的电容器时，表针偏转幅度越大说明容量越大。测试过程中，万用表指针偏转表示充放电正常，指针能回到∞，说明电容没短路，可视为电容完好。现在说明在模拟电路中常见的二极管，通常二极管有整流、检波、稳压、发光、发电、变容、和开关二极管等。检测二极管我们利用的是二极管的正向导电性，正向导通反向截止，可以判断管子的好坏。最后说明三极管的识别和检测，很明显，一般的三极管就是三个管脚，很容易识别，所以识别三极管重要的是识别三极管是hph或pnp型，以及各管脚所代表的极性。而这些的判断都需要使用万用表。判断极性：对圆柱型三极管，若管脚处接头有突出物，则将管脚冲上，顺时针依次为ebc极若没有突出物，则管脚根处间隙较大的两跟管脚对向自己，顺时针依次为ebc极。对半圆型三极管，将管脚向上，半圆向自己，顺时针为ebc极。判断三极管的类型：在基于以上极性判断的前提下，npn管，基极接黑表笔，测得电阻较小。pnp管正好相反。以上就是我对常用电子元件的识别和检测方法。
(三)熟悉收音机的装配图
我们在寝室里认真熟悉收音机的电路板的装配图。
(四)焊接各种零件并交收音机
这一天，我们就真正进入到电子技术实习的操作中去了，以前虽然接触过电烙铁，但毕竟没有实际操作过，总是怀有几分敬畏之心。而电子电路主要是基于电路板的，元器件的连接都需要焊接在电路板上，所以焊接质量的好坏直接关系到以后制作收音机的成败。因此对电烙铁这一关我们是不敢掉以轻心的。
影响焊接质量主要取决于焊接工具、助焊剂、焊料和焊接技术。对焊接工具、助焊剂、焊料这样的物品我们是没任何办法的，唯一可以改善的就是我们的焊接技术，所以焊接技术就直接决定了我们实习的成败。由于我们使用的电烙铁是新的，所以我们就免除了除锈的工序，直接将电烙铁预热，后上锡，以达到最佳焊接效果。
最终我们在这一天的实习中，焊接了十几个元件，起初没经验，将电阻立得老高，这样既不美观也不牢靠容易形成虚焊，之后有了经验就采取卧式法，既美观又牢靠，只是拆卸时稍微麻烦，需要别人帮忙。焊接时虽然胆战心惊，但还是总结出了心得，就是焊锡要用一点点下去，电烙铁要在锡水熔化后产生光亮就拿开，这样就能焊出光亮圆滑的焊点了。
将他们插好后就依次拆卸下来，先焊接电阻，再焊接瓷片电容（由于瓷片电容不分正负极，所以焊接同电阻）。然后是三极管，焊接时注意三极管的极性，管脚要放入相应位置。液体电容在装配时也要注意极性，防止接反，最后就是其他固定位置元件。
在组装收音机中，最重要的就是天线的安装，要将天线绕组区分开，分出匝数多的一侧和匝数少的一侧。用万用表测量匝数多的还是少的，电阻为零为一侧的绕组。将绕组多的焊接在电路板上的ab点上，绕组少的焊接在电路板上的cd点上。
焊接完电路板的电子元件后，就要处理电源同电路板的连接，扬声器同电路板的连接。将电源槽扬声器安装在收音机外壳的对应位置，用焊锡焊接导线在接线柱上。将电源的正负极焊接在电路板对应位置，扬声器的导线不分正负极所以就近焊接，使导线不容易扭曲干扰为佳。
接下来就是安装电池，调试收音机了。因为前期安装焊接时谨慎小心，所以安装完电池后，调节双联电容，就可以调节出台了，而且能调出四个电台。调试基本成功。
六、实习小结及心得：
总的来说，我对这门课是热情高涨的。第一，我从小就对这种小制作很感兴趣，那时不懂焊接，却喜欢把东西给拆来装去，但这样一来，这东西就给废了。现在电工电子实习课正是学习如何把东西“装回去”。每次完成一个步骤，我都很有“成就感”。第二，电工电子实习，是以学生自己动手，掌握一定操作技能并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。它将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神，。作为信息时代的大学生，作为国家重点培育的高技能人才，仅会操作鼠标是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。
通过一个星期的学习，使我们对电子工艺的理论有了初步的系统了解。我们了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、印制电路板图的设计制作与工艺流程、收音机的工作原理与组成元件的作用等。这些知识不仅在课堂上有效，对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义；也对自己的动手能力是个很大的锻炼。实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。比如做收音机组装与调试时，好几个焊盘的间距特别小，稍不留神，就焊在一起了，但是我还是完成了任务。。我觉得自己在以下几个方面与有收获：
【关键词】Multisim;电工电子教学;虚拟实验;计算机仿真分析
社会在发展，科技在进步，电子技术的重要性更加突出，因此学好电子技术是职中生的当务之急，是学生立足社会之本。电子技术课程的理论性、技术性、应用性都非常强，传统的教育教学方法，只能让学生感到课程的枯燥无味，抽象难懂，久而久之便丧失了学习的积极性。为了提高学生的学习效率，提高教师的教学水平，让学生真正掌握理解电子技术的本质精髓，我通过对Multisim仿真软件的研究，积极大胆的探索新的教育教学方法，极大的提高了学生的学习兴趣，提高了学生的专业技能水平和教师的教学水平。现在我根据自己的教学实践，总结以下经验：
一、建立健全学生“自信心”体系，提倡“学以致用”的教育理念。
中职生一般都是中考落榜的学生，在学习上常常感觉自卑，认为自己各方面都比较差，甚至有种破罐子破摔的想法，对学习没有任何兴趣，甚至产生强烈的抵触情绪。教师要扭转学生这种思想，就应在教学中多讲解、多演示，使学生能够一看就懂、一想就通、一做就会，教师应利用学生的好奇心，恰到好处的讲解电子技术，建立健全学生的自信心。Multisim 11.0仿真软件操作简单，元件库庞大，学生只需要按照电路原理图在元件库中找出元件并对电路进行编辑接线，很容易完成电路仿真实验，当学生看到示波器的波形图不断变化时，会产生极大的兴趣，这时教师抓住机会，详细的对电路原理进行讲解能产生事半功倍的教学效果。
二、Multisim电路仿真软件能快速、方便、形象的揭示了电路本质，提高了学生接受电子知识的接受能力。
例如在讲解三极管单管放大电路中，利用传统方式讲解，教师要详细讲解三极管的静态工作点，以及三极管的放大条件，抽象、难懂、不易理解，学生很快失去学习兴趣，但是如果运用Multisim仿真软件，效果将完全不同：
（1）首先教师布置教学任务，指导学生绘制图（A）三极管单管放大电路，学生在用仿真软件绘图的时候，首先需要了解元件的整体布局，无形中加深了对原理图的理解。
图（A） 三极管单管放大电路
（2）学生在完成原理图绘制以后，点击仿真按钮，得到图（B）三极管单管放大电路输入输出波形图结果。
（3）学生根据波形图的仿真结果产生疑问：为何输出波形比输入波形放大好多倍。
（4）教师抓住疑问，根据仿真结果详细讲述三极管单管放大的电路原理，这时学生都能集中精力认真听讲，提高了教师的教学质量和学生的听课水平。
图（B） 三极管单管放大电路输入输出波形图
图（C） 芯片功能测试
三、将multisim仿真软件引入教学，有利于开阔学生的视野，增加学生知识面，促进学生更好的学习电子专业的各种实验仪器。
在电路仿真软件中，提供了很多虚拟实用的仪器仪表设备，比如：数字万用表、函数发生器、示波器、波特图示仪、失真分析仪等仪器，学生通过在实际电路中的灵活应用，可以通过这些仪器简单、清楚的揭示电路本质，这无形中增加了学生学习这些仪器的兴趣，这时老师抓住机会，集中讲解示波器、函数发生器、万用表等仪表仪器会产生事半功倍的教学效果，提高教学质量。对于价格昂贵的仪器比如频谱分析仪、安捷伦信号发生器等仪器，学校没有能力购买，但是学生可以在仿真软件中的仪器库中调出并仿真应用，增加了学生的知识面，开阔了学生的视野。
四、将Multisim仿真软件引入课堂，有利于培养学生的创新性和创造性。
一台PC机和一个仿真软件就相当于一个可以移动的功能强大的电工电子实验室，因此，这给学生提供了创新的技术平台。学生根据自己学过的电路原理和元件的基本性能，可以任意搭建电路，基本可以做到只要能想到，就能做到的思想境界，不但提高了创新的效率，更重要的是提高了学生学以致用的能力。例如：学生在学习了数字电路74LS194芯片后，可以根据芯片的原理和74LS194芯片的真值表，发挥自己的想象自己设计电路。图C根据74ls194的真值表，学生自己设计的测试电路，就是很好的创新形式。
五、仿真实验没有干扰信号，比真实的实验更能反映实验的本质，更加准确、真实、形象。
比如在收音机电路中完全不用考虑环境对芯片的影响，图（D）同步检波电路就是很好的证明。
图（D） 同步检波电路
六、Multisim电路仿真软件既可对模拟电路和数字电路进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频（RF）电路的仿真功能。
仿真失败时会显示出错信息、提示可能出错的原因，对于比较高端的射频电路也做到了实时仿真实时纠错，足见Multisim仿真软件的功能强大，对于学生学习射频电路奠定了良好的基础。
七、Multisim仿真软件对VHDL/Verilog设计输入的仿真应用。
Multisim软件将VHDL/Verilog的设计和仿真包含进去（选件），使得大规模可编程逻辑器件的设计和仿真与模拟电路、数字电路的设计和仿真融为一体，突破了原来大规模可编程逻辑器件无法与普通电路融为一体仿真的瓶颈。
八、Multisim仿真软件的远程控制功能。
Multisim软件支持远程控制功能，不仅可以将Multisim软件的界面共享给其他人，使得其他人在自己的计算机上看到控制者的操作情况，而且可以将控制权交给其他人，让其他人操作该软件，这样可以实现交互式教学，是进行电子线路教学的理想工具。
总之仿真软件进入电工电子技术的课堂教学和实践教学，可以把抽象的理论知识通过实验简单化、形象化，从而激发学生的学习兴趣和主动性。通过以上教学方法的实践运用，一个学期下来，学生不但喜欢上了电子技术，更重要的是摆脱了自卑感，重塑 了学习的自信心，学生可以以更加积极、进取的心态，不断前进，挑战未来！
参考文献
[1]白菊蓉.Multisim在电路分析系列课程教改中的应用[J].西安邮电学院学报，2011年S1期
中图分类号:TN722-34文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)16-0208-03
Power Amplifier for the Output of Power Carrier System
QIN Duan-zhen, LI Xin
(Ocean University of China, Qingdao 266100, China)
Abstract: A power amplifier for power carrier was designed. It's a dual-stage amplifying circuit, the first stage is grounded-emitter amplifier to enlarge the voltage, and the second stage is OTL amplifier to enlarge the current. The influence of the temperature change is analyzed, and then the distortion degree of the output waveform is reduced by changing the bias circuit and the feedback circuit. A practical power amplifying circuit is proposed by simulating with Pspice.
Keywords: power amplifier; biasing circuit; feedback circuit; output of power carrier
收稿日期:2010-03-24
基金项目:“863”海洋技术领域海底长期观测网络试验节点关键技术资助项目(2007AA091200)
电力载波通信(power line communication,PLC)是电力系统特有的通信方式,电力载波通信是指利用现有电力线,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络,只要有电线,就能进行数据传递。现在,PLC除了在远程抄表上有所应用外,随着家庭智能系统这个话题的兴起,也给PLC带来了一个新的舞台[1]。在电力载波系统输出级,需要对调制好的信号进行放大,本文使用共射放大电路和OTL电路分别对电压和电流进行放大,为了控制输出信号的谐波失真率,对偏置电路和反馈电路进行了改进[2],同时在设计中考虑温度影响,使电路可以在室外环境中正常工作。
1 放大器的设计要求和基本电路
根据国家电网标准的要求,载波信号的总谐波失真应小于0.05%,由于需要在室外工作,所以电路需要能够在-30 ℃的环境中正常工作,输出功率应达到1 W。在本设计中,为了达到输出功率的需求,供电部分采用12 V直流供电,电源内阻为10 Ω。信号源为数/模转换芯片的输出信号,频率为132 kHz,信号电压峰值为2.5 V,芯片内阻为2 kΩ。负载为电力线,在仿真中采用如图1所示的人工电源网络模型。
图1 人工电源网络模型
基本电路如图2所示,Q9为前级放大,Q8,Q12为后级输出。输入与输出之间引入负反馈,调节增益,使得输出功率满足实际应用的需要,同时起到降低谐波失真的作用。前后级直接耦合,以简化电路,降低成本[3]。
2 温度影响
2.1 温度降低的影响及解决办法
当温度降低时,使得晶体管集电极电流降低,而基极电流增大,当Q9基极电流增大时,R5电流增大,两端压降也随之增大,而R5左端电压为0.7 V基本不变,于是右端电压上升,使得静态工作点高于VCC/2,于是输出波形的正半周顶端出现失真。
解决方法:
(1) 被动温度适应法。加大负反馈降低增益,即R7的设定值降低,使得静态工作点的上升不至于使输出波形失真。缺点是降低了输出。把R7调整为3 kΩ,电路可以在-30 ℃下正常工作,基波3 V,三次谐波为1 mV。
(2) 主动温度补偿法:将R5设定为可变电阻,当温度降低时,降低R5阻值,使静态工作点保持不变,也就避免了输出波形的失真。
图2 基本功率放大电路
2.2 温度上升的影响及解决办法
使用推挽式输出级通常要通过偏置电路消除交越失真,最简单的方法是使用D7和D8两个二极管来实现[4]。
当负载电流较大时,三极管温度升高,be间电压降低,而二极管电流并不大,其正向导通电压Ve变化不大,这样,Vbe和Ve之间的电位差使得三极管中流过的电流加大,温度进一步上升,电位差更大,三极管电流也更大,最终使三极管发生热损坏[5]。解决方法:
(1) 如图3所示,在2个三极管射极输出端串联2个电阻,限制电流[6]。
(2) 使用如图4所示的电路,将3个三极管靠近,使它们热耦合,则随着温度变化,Q3两端电压也会变化,从而抑制了热击穿[7]。
当三极管功率不是太大时,可以直接使用二极管偏置。
3 负反馈电路的改进
将基本电路中的R8使用如图5所示的LC谐振电路代替,可以将132 kHz频率的信号正确反馈,而其他频率信号则被衰减至很小,从而改善输出波形。
电容和电感的取值由公式f=12πLCЮ椿竦谩P痴衿德氏嗤时,电容容量越小,电感数值越大,品质因数越大,选频特性越好,为了得到合适的负反馈,加入了电阻来调整品质因数。
从表1可以看出,使用LC谐振作为负反馈可以在一定程度上抑制谐波失真。
图3 串联电阻法
图4 热耦合方法
选频负反馈的使用使得电路只使用于特定频率的功率放大,若需要较大范围的频率响应,则不适合采用选频电路。
表1 两种反馈电路的比较
电阻反馈选频反馈
基波4.15 V4.1 V
二次谐波25 mV11 mV
三次谐波11 mV5 mV
4 偏置电路的改进
使用图6所示的恒流源代替基本电路中的电阻R1,使得偏置电路中的电流不会受到输入端的影响,从而使输出端更加稳定,降低失真[8]。
图5 选频反馈电路
图6 恒流源偏置电路
由表2两者的对比可以看出,使用恒流源代替电阻可以使谐波失真大大降低,但是温度特性会变差,使用中需要注意温度补偿。
表2 两种偏置电路的比较
使用电阻使用恒流源
基波4.1 V4.2 V
二次谐波11 mV0.4 mV
三次谐波5 mV0.8 mV-30 ℃使用温度适应法时的不失真基波3.58 V3.22 V(2.2 K)
温度特性变差,但相对其对谐波失真的改进来看,此影响很小,所以在电路中恒流源的引入是非常有意义的。
5 提高输入电阻
加入前面所述的选频负反馈电路之后,输入电阻变得很小,大概只有200~300 Ω,当信号源内阻变化时,会导致输出端波形变化很大,并可能出现严重失真。所以需要采取措施提高输入电阻,以降低信号源变化所带来的影响[9]。
方法1 通常可以采用射级跟随电路作为前级输入端的方法来提高输入电阻,此方法效果好,成本高。
方法2 当对输入电阻阻值要求不是太大时,可以简单的在输入端串联一定数值的电阻,来达到提高输入电阻的目的,此方法实现简单,成本低。
在本应用中,信号由特定DA芯片提供,信号源内阻变化不大,适合采用第2种方法。
6 晶体管的选择
最大管压降:电源采用了12 V供电,所以晶体管最大管压降应大于12 V;最大电流:经PSpice仿真,测得输出级的2个三极管最大电流为150 mA,电流源和前级放大晶体管小于10 mA;最大功耗:经PSpice仿真,测得输出级的2个三极管最大瞬时功耗550 mW,前级放大晶体管最大瞬时功耗小于60 mW;工作温度:产品需要能在室外环境中正常工作;频率特性:截止频率大于300 kHz;综合考虑,选择2N3904和2N3906晶体管[10]。
7 改进后的电路图及性能
根据前面所述的方法对开始的基本电路进行改进,得到最后的实用电路,如图7所示。电源:+12 V,内阻10 Ω;输出信号总谐波失真率约0.05%;输入阻抗:1.2 kΩ。输出阻抗:6 Ω;输出电压:8.3 V;最低工作温度:-30 ℃。
8 结 语
本文从最基本功率放大电路着手,从多个方面对其进行改进,获得了较高的谐波失真性能和较高的输出功率,最终电路能够满足国家电网标准的要求和实际应用的需求。
图7 改进后的功率放大电路
参考文献
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